Энергетика электропривода.

Главное назначение ЭП заключается в обеспечении движения исполнительных органов рабочих машин и механизмов и управле­нии этим движением. Однако при этом совсем не безразлично, какой ценой это достигается, т. е. какое потребление электроэнер­гии, какие потерн, как ЭП влияет на сеть и другие электроприемники. Оценка этих свойств ЭП осуществляется с помощью так называемых энергетических показателей, к числу которых относятся коэффициент полезного действии (КПД), коэффициент мощности (cosφ), потери мощности и энергии . Иногда к этим показателям относят потребляемые из сети и полезные мощность и энергию.

Эти показатели широко используются как при создании новых, так и оценке работы уже действующих ЭП. Очевидно, что предпочтение должно быть отдано тому ЭП, который, обеспечивая заданный технологический процесс рабочей машины или механизма, имеет более высокие по сравнению с другими вариантами энергетические показатели.

Эти же показатели позволяют оценить и эффективность уже работающих ЭП. В том случае, когда они оказываются сущест­венно худшими по сравнению с номинальными, правомочна постановка вопроса о модернизации ЭП или о проведении мероприятий по их повышению. Отметим, что решение о модер­низации ЭП должно приниматься только на основании экономичес­кого расчета, предусматривающего сопоставление дополнительных капитальных затрат на модернизацию с сокращением эксплу­атационных расходов за счет повышения КПД и cosφ.

Подчеркнем, что обеспечение высоких энергетических показа­телей работы ЭП весьма актуально в настоящее время, когда экономия энергетических и материальных ресурсов превратилась в задачу первостепенной важности.

Потери мощности в установившемся режиме работы электропривода

Потери мощности ΔР. Эти потери в электродвига­теле составляют основную долю потерь в ЭП а обычно представляются суммой постоянных К и пе­ременных V потерь

ΔP = K+V. (8 1)

Под постоянными подразумеваются потери мощности, не зависящие от токов двигателя. К ним относятся потери в стали магнитопровода, механичес­кие потери от трения в подшипниках и вентиляци­онные потери. Для СД и двигателя постоянного тока с независимым возбуждением к постоянным потерям относят потери в обмотках возбуждения.

Строго говоря, постоянные потери в действитель­ности не являются неизменными, а зависят от скорости двигателя, амплитуды и частоты питающего его напряжения. Однако, поскольку постоянные по­тери изменяются незначительно, они обычно принимаются неизменными и равными номинальным постоянным потерям.

Под переменными подразумеваются потери, выделяемые в обмотках двигателей при протекании по ним тока, зависящего от механической нагрузки ЭП.

Для двигателя постоянного тока переменные потери мощности

где —кратность тока; —номинальные переменные потери мощности; —номи­нальный ток двигателя; R—сопротивление обмоток. Для трехфазных асинхронных двигателей

Для синхронных двигателей

Как видно из выражений (8.2—8.4), независимо от вида двигателя переменные потери в нем определяют­ся номинальными потерями и кратностью тока.

Полные потери мощности в двигателе с учетом (8.2)-(8.4)

где —коэффициент потерь (для большинства двигателей нормального исполнения в зависимости от номинальных мощности и скорости двигателей коэффициент колеблется в пределах 0,5—2). Потери мощности при работе двигателя в но­минальном режиме определяются по паспорт­ным данным двигателя следующим образом:

где —номинальный КПД

Постоянные потери мощности находятся как

Потери энергии установившемся режиме работы электропривода

Потери энергии. За время работы двигателя с постоянной нагрузкой потери энергии

При работе двигателя с циклически изменяющейся

нагрузкой

где —потери мощности и время работы при — число отдельных участков

цикла; —время цикла.

Потери мощности и энергии в преобразователе

Эти потери являются электрическими и определяю по формулам (8.2) и (8.8).

При использовании управления двигателями полупроводниковых преобразователей эти потери складываются из потерь в вентилях, трансформаторах, сглаживающих и уравнительных реакторах, фильтрах и элементы устройств искусственной коммутации. Потери в полупроводниковых элементах преобразователей обычно относительно малы. При расчете потерь в трансформаторах и реакторах берется сопротивление обмоток или используется эквивалентное сопротивление преобразователя, определяемое форму